(57)【要約】【課題】長尺光学部品（長尺光学部材）を機枠に接着固定しても、温度変化に起因する該長尺光学部品の内部応力の有害な増加や剥離が生じない接着構造を得る。【解決手段】機枠側に、長尺光学部品の長さ方向に分散させて、該長尺光学部品を接着固定するための少なくとも３本の接着脚部を形成し、この接着脚部の長さを長尺光学部品の中央部に位置する中央接着脚部よりも縁部側に位置する縁部接着脚部を長くした長尺光学部品の接着構造。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製長尺光学部品を、該長尺光学部品の樹脂材料とは線膨張係数が異なる樹脂材料からなる機枠に接着固定する接着固定構造において、
機枠側に、長尺光学部品の長さ方向に分散させて、該長尺光学部品を接着固定するための少なくとも３本の片持ち梁状の接着脚部を形成し、
この接着脚部の長さを長尺光学部品の中央部に位置する中央接着脚部よりも縁部側に位置する縁部接着脚部を長くしたことを特徴とする長尺光学部品の接着構造。
【請求項２】
請求項１記載の長尺光学部品の接着構造において、上記中央接着脚部と機枠は、該機枠と長尺光学部品の長さ方向の相対移動を許容しない凹凸関係で嵌合している長尺光学部品の接着構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の長尺光学部品の接着構造において、上記接着脚部は、１本の中央接着脚部と該１本の中央接着脚部の左右に各１本位置する合計２本の縁部接着脚部からなっている長尺光学部品の接着構造。
【請求項４】
請求項１または２記載の長尺光学部品の接着構造において、上記接着脚部は、１本の中央接着脚部と該１本の中央接着脚部の左右に各２本位置する合計４本の縁部接着脚部からなっていて、４本の縁部接着脚部は、長尺光学部品の中心から最も離れた２本の最縁部接着脚部と、該２本の最縁部接着脚部と中央接着脚部の間に位置する２本の中間脚部とからなり、最縁部接着脚部は中間脚部より長い長尺光学部品の接着構造。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の長尺光学部品の接着構造において、上記長尺光学部品は、光学部品として用いる部分の縦横比が１：５以上のｆθレンズ、ミラー、カバーガラスのいずれかである長尺光学部品の接着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、走査光学装置の合成樹脂製ｆθレンズのような長尺光学部品（長尺光学部材）を、該ｆθレンズとは線膨張係数が異なる機枠（ハウジング）に接着固定するための接着構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンタ、デジタルコピー機、レーザファックス、レーザプロッタ等の電子写真方式を用いた各種機器には、回転駆動されるポリゴンミラーにレーザビームを入射させ、該ポリゴンミラーからの反射光をｆθレンズを介して被走査媒体に入射させて走査する走査光学装置が搭載されている。
【０００３】
ｆθレンズは、位置調整の後、（または、無調整で）機枠に固定される。この固定のために従来、金属製の固定部材（ねじ、押え板等）が用いられてきた。しかし、汎用の走査光学装置は、極限迄の部品点数の削減、コストダウンを求められており、より安価な接着による固定が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８-７０６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ｆθレンズの接着固定には次の問題がある。ｆθレンズは一般的にＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）の成形品から構成されるのに対し、機枠は一般的にポリカーボネート樹脂の成形品から構成されている。ＰＭＭＡはポリカーボネートに比べ線膨張係数が大きいため、接着時の温度との温度変化が一定値を超えるとｆθレンズが機枠との接着点を変化させることなく変形して内部応力が高まり所期の光学性能が発揮されない。さらに極端な例では、機枠からｆθレンズが剥離してしまう。樹脂材料の組み合わせは区々でありうるが、透明光学樹脂材料と、機枠に用いる樹脂材料との線膨張係数が異なることによる内部応力の増加あるいは剥離の問題は、一般的な問題である。ｆθレンズに限らず、ミラー、カバーガラス等の長尺光学部品についても同様の問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づき、長尺光学部品を機枠に接着固定しても、温度変化に起因する該長尺光学部品の内部応力の有害な増加や剥離が生じない接着構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、長尺光学部品を機枠に接着固定する接着固定構造において、長尺光学部品の温度変化による変形に機枠側の接着点が追従するようにすれば、長尺光学部品の変形に伴う内部応力の増加、さらには剥離は防止できるとの着眼に基づいてなされたものである。
【０００８】
本発明は、合成樹脂製長尺光学部品を、該長尺光学部品の樹脂材料とは線膨張係数が異なる樹脂材料からなる機枠に接着固定する接着固定構造において、機枠側に、長尺光学部品の長さ方向に分散させて、該長尺光学部品を接着固定するための少なくとも３本の片持ち梁状の接着脚部を形成し、この接着脚部の長さを長尺光学部品の中央部に位置する中央接着脚部よりも縁部側に位置する縁部接着脚部を長くしたこと、に特徴を有する。
【０００９】
本発明の長尺光学部品の接着構造において、上記中央接着脚部と機枠は、該機枠と長尺光学部品の長さ方向の相対移動を許容しない凹凸関係で嵌合している。
【００１０】
本発明の一態様では、上記接着脚部を、１本の中央接着脚部と該１本の中央接着脚部の左右に各１本位置する合計２本の縁部接着脚部から構成する。
【００１１】
本発明の別の態様における上記接着脚部は、１本の中央接着脚部と該１本の中央接着脚部の左右に各２本位置する合計４本の縁部接着脚部からなっていて、４本の縁部接着脚部は、長尺光学部品の中心から最も離れた２本の最縁部接着脚部と、該２本の最縁部接着脚部と中央接着脚部の間に位置する２本の中間脚部とからなり、最縁部接着脚部は中間脚部より長いことが好ましい。
【００１２】
本発明の長尺光学部品の接着構造において、上記長尺光学部品は、光学部品として用いる部分の縦横比が１：５以上のｆθレンズ、ミラー、カバーガラスのいずれかに適用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、長尺光学部品を接着する機枠側に、長尺光学部品の長さ方向に分散させて、少なくとも３つの接着脚部を形成し、この接着脚部の長さを長尺光学部品の中央部に位置する中央接着脚部を短く、縁部側に位置する縁部接着脚部を長くしたので、長尺光学部品が熱によって変形する（長さを変える）とき、長さの長い片持ち状の縁部接着脚部がより多く弾性変形する（つまり、機枠側の接着点が追従する）ので、長尺光学部品の内部応力の有害な増加や剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を走査光学装置のｆθレンズに適用した実施形態を示す、走査光学ユニットの平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】図１のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図１のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図１の走査光学ユニットの斜視図である。
【図８】本発明を走査光学装置のｆθレンズに適用した実施形態であって、（Ａ）はｆθレンズと接着構造の寸法比を示す正面図、（Ｂ）はｆθレンズを固定する縁部接着脚部の平面図である。
【図９】本発明による長尺光学部品の接着構造の別の実施形態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、図７は、本発明を適用した走査光学系ユニット１０から上カバーを取り除いた状態を示している。この走査光学系ユニット１０は、ポリカーボネート樹脂の成形品からなるハウジング（機枠）１１内に、レーザビームの光路順に、レーザビームを射出するレーザダイオード（ＬＤ）を備えたレーザユニット１２、コリメータレンズ１３、シリンダーレンズ１４、ポリゴンミラー（回転多面鏡）１５、第１ｆθレンズ(長尺光学部品)１６、第２ｆθレンズ(長尺光学部品)１７、及び長尺ミラー１８が固定されている。レーザユニット１２から射出されたレーザビームは、コリメータレンズ１３によって平行光束とされ、シリンダーレンズ１４によって断面形状が成形され、ポリゴンミラー１５によって主走査方向に偏向されて第１ｆθレンズ１６と第２ｆθレンズ１７に入射し、長尺ミラー１８で反射して、感光ドラムなどの走査対象面上において等速走査される。長尺ミラー１８によるレーザビームの反射方向は、図１、図７の紙面に垂直な下方である。ハウジング１１内には、レーザビームが走査対象面を走査する走査光路外であって、走査対象面の走査開始位置より前位相となる位置に、走査開始タイミングを検知するためのタイミング検知ミラー１９が配置されている。タイミング検知ミラー１９で反射したレーザビームは、ハウジング１１内に設けられた受光素子２０に入射する。
【００１６】
以上の周知の走査光学系ユニット１０において、第１ｆθレンズ１６と第２ｆθレンズ１７は、主走査方向の長さが、主走査方向に直交する副走査方向の長さに比して長い（例えば５倍以上）長尺光学部品であり、光学樹脂材料、例えばＰＭＭＡの成形品からなっている。ＰＭＭＡの線膨張係数は、ハウジング１１の材料であるポリカーボネート樹脂の線膨張係数に比して大きい。この第１ｆθレンズ１６と第２ｆθレンズ１７は、ハウジング１１へ次のように接着されている。
【００１７】
第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の長さ方向（左右方向）の中央部下面には、図３ないし図６に示すように、中央突起１６ａ（１７ａ）が突出形成されており、ハウジング１１には、この中央突起１６ａ（１７ａ）の左右に位置させて、該中央突起１６ａ（１７ａ）を嵌合させる凹部（中央接着脚部）１１ａ１（１１ａ２）が形成されている。第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）は、この嵌合関係により、その左右方向の中央における移動は生じない。
【００１８】
一方、ハウジング１１には、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の中央突起１６ａ（１７ａ）からの等距離位置に、一対の接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）が突出形成されている。この縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）は、ハウジング１１の底面から、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の長さ方向に直交する方向に向いている。この一対の縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）は、片持ち梁であり、その自由端部は、その先端部に長さ方向と直交する方向の力が加わると変形可能である。その変形可能量／力は、長さ、材質及び断面形状によって設定することができる。
【００１９】
第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）をハウジング１１に固定する際には、凹部１１ａ１（１１ａ２）の間と縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の先端部に、ＵＶ樹脂を塗布し、凹部１１ａ１（１１ａ２）に中央突起１６ａ（１７ａ）を嵌め、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）下面を縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）に当接させる。この状態で、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の位置を正しく定めた後、紫外線を当てて硬化させる。以上で第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）のハウジング１１上への固定作業は終了する。
【００２０】
この固定状態で、固定時の温度との温度差が生じると、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の左右方向の中心部は、中央突起１６ａ（１７ａ）と凹部１１ａ１（１１ａ２）との嵌合関係で移動できないのに対し、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の左右は、片持ち梁である縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の自由端部に接着されているため、縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）に生じうる撓みの範囲で、移動できる。つまり、温度変化に伴う第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の長さ方向の伸縮は、縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の撓みによって吸収されるため、内部応力の増加を抑制することができる。また、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）に長さ方向の伸縮が生じても、その中央部の中央突起１６ａ（１７ａ）がハウジング１１の凹部１１ａ１（１１ａ２）に固定されていて移動しないため、第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の光学性能の変化は最小限で済む。別言すると、縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の自由端部の変形可能量は、その長さ、材質及び断面形状等によって設定することができるから、温度変化に起因する第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の長さ方向の伸縮量に応じて、縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の自由端部が変形するように、これら要素を定める。
【００２１】
縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の長さ、材質及び断面形状等の要素を定めるための条件について、図８を参照して説明する。
環境変化時の縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の変位をD1とおくと、変位D1は下記式によって求めることができる。
D1＝(S1 - S0)×T1×L1
ただし、
S0：ハウジング１１の線膨張率、
S1：第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の線膨張率、
T1：環境温度差、
L1：第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の中心と縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の距離、
である。
縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の変形時に働く力をW1とすると、この変形力W1は、下記式によって求めることができる。
W1＝P×(a×b3/12)/L23×D1
ただし、
L2：縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の長さ、
b：縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の厚み、
a：縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の幅、
P：縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の弾性率、
である。
【００２２】
以上より、接着面のせん断剥離強度、あるいは内部応力を増加させない力をW2とすると、W2＞W1  を満足するように、縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の自由端部の長さ（長さL2）、断面形状(厚みb、幅a）、材質（弾性率P)及び、間隔（距離L1）等の要素を定めることで、温度変化に伴う第１ｆθレンズ１６（第２ｆθレンズ１７）の長さ方向の伸縮を、縁部接着脚部１１ｂ１（１１ｂ２）の撓みによって効果的に吸収し、内部応力の増加を抑制することができる。
【００２３】
図９は、本発明による長尺光学部品の接着構造の別の実施形態を示している。この実施形態では、ｆθレンズ６７の縁部接着脚部を５本とし、ｆθレンズ６７の長手方向の縁部の接着脚部ほど長尺（長手方向の中心部に近い接着脚部ほど短尺）に構成している。具体的には、ｆθレンズ６７は、ｆθレンズ１６、１７と同様に、その長手方向の中央部に中央突起６７ａを有しており、ハウジング１１には、この中央突起６７ａを嵌める凹部（中心接着脚）１１ａが形成されている。ハウジング１１には、また、中央突起６７ａの左右に、各２本ずつ中間接着脚部（縁部接着脚部）１１ｂと、最縁部接着脚部（縁部接着脚部）１１ｃが形成されており、これら４本の中間接着脚部１１ｂと最縁部接着脚部１１ｃがｆθレンズ６７の下面に当接する。最縁部接着脚部１１ｃは、中間接着脚部１１ｂより長い。
【００２４】
このｆθレンズ６７とハウジング１１の凹部（中央接着脚部）１１ａ、接着脚部１１ｂ、１１ｃとの接着固定は、ｆθレンズ１６、１７の接着固定と同様に、凹部１１ａの間と、接着脚部１１ｂ、１１ｃの先端部にそれぞれＵＶ樹脂を塗布し、ｆθレンズ６７の位置を正確に定めた後、紫外線を照射する。
【００２５】
この固定状態で、固定時の温度との温度差が生じると、ｆθレンズ６７の左右方向の中心部は、中央突起６７ａと凹部１１ａとの嵌合関係で移動できないのに対し、ｆθレンズ６７の左右は、片持ち梁である縁部接着脚部１１ｂ、１１ｃの自由端部に接着されているため、縁部接着脚部１１ｂ、１１ｃに生じうる撓みの範囲で、移動できる。そして、この実施形態では、ｆθレンズ６７は、温度変化により周辺部ほど移動量が大きくなるのに対し、最も外側の最縁部接着脚部１１ｃは、中間接着脚部１１ｂより長く変形が容易であるため、温度変化に伴うｆθレンズ６７の長さ方向の伸縮は、縁部接着脚部１１ｂ、１１ｃの撓みによって吸収され、光学性能に影響を与える有害な内部応力の発生を防止できる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  走査光学系ユニット
１１  ハウジング（機枠）
１１ａ１  １１ａ２  ６７ａ  凹部（中央接着脚部）
１１ｂ１  １１ｂ２  １１ｂ  １１ｃ  縁部接着脚部
１２  レーザユニット
１３  コリメータレンズ
１４  シリンダーレンズ
１５  ポリゴンミラー（回転多面鏡）
１６  第１ｆθレンズ(長尺光学部品)
１７  第２ｆθレンズ(長尺光学部品)
６７  ｆθレンズ
１６ａ  １７ａ  ６７ａ  中央突起
１８  長尺ミラー
１９  タイミング検知ミラー
２０  受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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